高温贫氧下不同温度阶段煤体自燃指标气体测试

为了研究高温贫氧条件对煤自燃指标气体释放的影响,利用西安科技大学自主研发的高温氧化燃烧特性测试装置,测试30～500℃过程中煤自燃气体变化规律,通过使用指标气体的增长率分析法,并参考热分析实验温度区间划分准则,得出5个特征温度点,以此作为划分煤样常温至高温不同氧化阶段的依据,分为4个阶段:分别是临界温度阶段,干裂-活性-增速温度阶段,增速-燃点温度阶段和燃烧阶段。分析不同阶段的指标气体的变化规律,实验结果表明,CO气体在第1阶段增长较为缓慢,在第2,第3阶段增长较为迅速,呈现出指数级增长态势,当温度超过燃烧温度后,CO气体浓度开始呈现出下降的态势,后由于稳定官能团的断裂,气体浓度有所回升。C_2H_4气体在干裂-活性-增速温度阶段前增长较为缓慢,而后急剧增长,当温度到达燃烧温度时,C_2H_4气体浓度达到顶峰,随后随着温度的上升,气体浓度急剧下降。     

铁矿-煤球团自热还原时的燃烧过程研究

通过测量铁矿-煤球团在空气中还原时料层温度上升规律和气体成分变化情况,得出了球团被加热到挥发分开始激烈析出温度时,挥发分开始燃烧,放出 的热是将球团加热到碳的直接还原开始激烈进行温度时,碳的还原产生的CO气体开始燃烧, 提供球团还原耗热.     

铁矿-煤球团自热还原时的燃烧过程研究

通过测量铁矿一煤球团在空气中还原时料层温度上升规律和气体成分变化情况,得出了球团被加热到挥发分开始激烈析出温度时．挥发分开始燃烧,放出的热是将球团加热到碳的直接还原开始激烈进行温度时,碳的还原产生的CO气体开始燃烧,提供球团还原耗热．     

进气方式对回热型微燃烧器燃烧特性的影响

设计了具有“C”型燃烧室结构的回热型微燃烧器，进行了不同进气方式下的微燃烧实验研究．发现分别进气时燃烧运行界限明显高于预混进气时的运行界限，过量空气系数最高达到7.8．微燃烧器的燃烧效率均较高，预混进气时燃烧效率可达到1，但分别进气时则不能实现完全燃烧．实验发现，分别进气时燃烧器的壁面温度、热损失和出口尾气温度在过量空气系数为1.5左右达到最高，而预混进气时过量空气系数为1时达到最高，且出口尾气温度明显高于非回热型微燃烧器．分析表明，不同的进气方式导致不同的气体混合程度，从而影响了微燃烧器的燃烧性能．由于采用特殊的“C”型燃烧室结构和回热夹层，延长了反应气体在微燃烧室内的停留时间，提高了反应气体的热焓和燃烧反应速度，从而提高了微燃烧效率和出口尾气温度．实验结果为微燃烧/透平发动机的设计提供了科学依据．     

稀预混气体低速过滤燃烧的实验研究

为研究稀预混气体在填充床内的燃烧特性以及燃烧波的传播规律,对小球填充床内温度进行系统测量,研究流速和丙烷/空气的当量比对燃烧波的传播速度和燃烧区域最高温度的影响.结果表明,随着当量比的增大,燃烧波的传播速度减小,燃烧区域最高温度增大;气体入口流速增大导致燃烧波传播速度和燃烧区域最高温度增大.对于丙烷/空气的预混气体,贫可燃极限可以扩展到其当量比为0.15.     

射流温度对高温气体射流控制压缩着火的影响

为了解决柴油预混合压燃着火相位的控制难题,采用高温气体射流控制压缩着火(jet controlled compression ignition,JCCI)的方法,其通过射流喷入一定量的高温气体来触发缸内处于着火临界状态的预混合气自燃,从而实现着火相位的有效控制。采用三维CFD耦合简化化学反应机理的方法,研究高温气体JCCI方式的着火和燃烧过程,分析射流温度分别为700,800,900和1 000 K时对其燃烧和排放特性的影响。研究结果表明:在上止点附近射流喷入高温气体能触发缸内预混合气多点自燃;随着射流温度提高,高温反应始点前移,放热峰值升高;CA50前移,燃烧持续期缩短;此外,NOx排放逐渐增加,CO排放逐渐减少,soot排放量几乎为零。     

低负荷下蓄热式加热炉燃烧策略数值模拟

针对低负荷下蓄热式加热炉燃烧性能下降的问题,以某钢厂蓄热式加热炉为研究对象,利用软件Fluent建立炉内气体流动、传热及燃烧过程数学模型。炉内气体的流动采用标准k-ε模型计算,燃烧过程的模拟采用混合分数/PDF模型,辐射换热采用DO模型计算。通过所建立的数学模型计算低负荷时,比例控制和脉冲控制2种情况下,炉内气体流动、气体体积分数及温度的分布。计算结果表明:在低负荷下,脉冲控制有利于加强煤气与空气的混合,提高煤气燃烧速率,防止O_2在钢坯表面的聚集,有利于减小钢坯的氧化烧损,提高钢坯表面热流沿炉宽方向分布的均匀性。     

多孔介质内气/液燃料过滤燃烧的试验

摘要： 研究了小球自由堆积型多孔介质内丙烷/空气混合气的低速过滤燃烧过程,分析了燃烧室内温度、燃烧波传播速度和排放特性,以及当量比、入口气体速度等参数对过滤燃烧与排放特性的影响;实现了常压下柴油在多孔介质内的预蒸发自维持过滤燃烧,并研究了液体燃料过滤燃烧的温度特性.结果表明：在燃烧的不同阶段,预混合气燃烧波的传播速度与燃烧室内高温区域的范围差别较大;随着当量比增加,燃烧波的平均传播速度降低,燃烧温度升高,排放量增加;随着入口气体速度增大,燃烧波的传播速度增大,排放量降低;液体燃料过滤燃烧的最高温度低于气体燃料的最高温度,且燃烧器的中心温度与壁面温度差异较大.     

甲烷在具有隔热通道的微燃烧器中的燃烧特性

为了解微小Swiss-roll燃烧室的工作特点,用平板Swiss-roll燃烧器进行CH4/空气预混气的燃烧实验,获得了不同甲烷流量时燃烧器的熄火极限,分析了燃烧产物成分.结果表明:该燃烧器能够实现CH4/空气的稳定燃烧,并确保火焰位于燃烧器的中心;当存在回热时,未燃气体被加热,燃烧器的可燃极限范围增大,但上下极限并不对称,富燃极限比较小,而富氧极限比较大,预混气体能够在较大的空气流量下稳定燃烧;燃烧器最高的壁面温度在理论当量比附近,且随着空气流量的增大,火焰温度逐渐下降;空气过量时甲烷可实现较完全燃烧,空气不足时过剩的甲烷转化为H2和CO,减小了燃烧放热量,使燃烧器容易熄火.     

铁矿烧结工艺中温室气体CO2的排放规律

采用KM9106综合烟气分析仪对烧结工艺过程温室气体Cox排放规律进行研究. 研究结果表明: 在烧结过程中, 温室气体Cox排放变化情况能够很好地反映烧结过程固体燃料焦粉的燃烧状况, 证明烧结过程焦粉的燃烧是以生成CO2的完全燃烧反应为主, 但仍有部分生成CO的未完全燃烧反应存在;烧结烟气中CO2浓度降为零时所对应的点与烧结废气温度为最大值有很好的对应关系, 能很好地用于确定烧结终点;焦粉配比对烧结过程固体燃料燃烧的影响能明确地从温室气体Cox的排放情况表现出来, 而且, 通过判断燃料燃烧状况, 可以推测出烧结矿产质量的优劣, 用于指导烧结生产.     

考虑传质作用时炭粒燃烧反应动力学参数测定方法

为解决传质作用不能忽略时炭粒燃烧反应动力学参数不易精确测定的问题，修改了扩散反应速率计算式和燃烧速率表达式，在此基础上，提出了处理燃烧失重数据的方法。采用此方法，能同时整理出燃烧反应动力学参数和扩散反应速率系数，本方法主要适用于气体温度低于１３００Ｋ的燃烧情况。     

顶部不同开口尺寸腔室中油池火灾的发展过程

在项部开口腔室内开展庚烷油池火的燃烧实验,研究了开口尺寸对火灾发展过程的影响.实验使用了2种直径的油池和6种大小的水平开口,并测量了燃料质量损失速率、腔室内的气体温度分布以及火源根部附近的气体浓度变化过程.结果表明,根据火焰熄灭的原因,燃烧可分为缺氧熄灭模式和燃料耗尽熄灭模式.在缺氧熄灭模式下,顶部开口尺寸对燃料消耗率、质量损失速率和气体温度分布的影响较小；火灾进入燃料耗尽熄灭模式后,质量损失速率以及气体温度均随开口尺寸增大而增大.同时,随着开口的增大,火焰熄灭时的氧气浓度变大.在项部开口腔室火灾中,燃烧开始后,烟气在腔室内迅速沉降并充满整个腔室,“双区模型”不再适用.     

炼厂尾气绝热燃烧模型建立和计算

研究了炼厂尾气的燃烧规律,基于对所有可能组成的炼厂气的分析,建立了燃气绝热燃烧过程的数学模型,该模型采用MATLAB编程求解,可用来求解任意组成的燃气的理论火焰温度和热效率,讨论了过量空气系数和燃气中二氧化碳、硫化氢、氢气、烯烃、烷烃等气体的相对组成对理论火焰温度及锅炉热效率的影响。结果显示:过量空气系数和二氧化碳、硫化氢含量是关键影响因素;理论火焰温度和锅炉热效率随过量空气系数的增大而减小;随着CO2相对含量的增大,理论火焰温度和燃烧效率有所降低,CO2含量在20%以上时影响较为明显;H2S含量对排烟温度有较大影响,热效率随排烟温度升高而减小。     

射孔-高能气体压裂复合技术研究

对增加油气产量的射孔-高能气体压裂复合技术进行了详细的研究。重点对射孔-高能气体压裂复合器的设计原理进行了深入的探讨,其中包括枪管的耐压设计,枪身螺纹牙强度的设计,枪身内火药燃烧速度与压力范围及温度的定量关系,射孔后火药燃烧时的气体流速,射孔枪身内火药燃烧气体对射孔孔眼的冲刷作用及射孔枪身内火药燃烧气体射流的高能气体压裂作用。同时对枪身内火药装药的设计及现场施工工艺也进行了一定的研究。在延长油矿360m井深做射孔-高能气体压裂的现场试验结果表明,该技术操作简便,成本低,综合处理效果好,有广阔的应用前景。     

随机堆积床内甲烷/空气预混燃烧过程的数值模拟

通过离散元软件LIGGGHTS重现球体的重力堆积过程,建立三维随机堆积床几何模型.利用大涡方法结合双温度模型以及EBU-Arrhenius燃烧模型,模拟了甲烷/空气预混气体在堆积床内预混合燃烧过程.通过将模拟结果与实验数据对比验证了模型的有效性,在此基础上对随机堆积床内部的火焰分布结构、火焰面形状及温度分布规律等进行了分析.模拟结果表明:在燃烧后期,堆积床内的小球温度要高于同一高度上气体的温度,这体现了多孔介质良好的蓄热能力;壁面与轴线间的火焰面高度差远远小于无多孔介质的管内燃烧情况,表明随机堆积床可以通过分割火焰来提高燃烧的均匀性和稳定性.     

粗煤气基本燃烧特性的实验研究

在实验室条件下对粗煤气在不同过量空气系数和不同燃料配比条件下的燃烧特性进行了研究。通过测量燃烧室内的温度分布及烟气成分含量,分析了过量空气系数和燃料配比对粗煤气燃烧特性的影响。实验结果表明,一定工况下的混合气完全燃烧时对应有一个最佳过量空气系数;不同燃烧配比工况时混合气表现的整体燃烧特性不同,提高氢气含量可改善气体的燃烧特性,这可为多联产全程的粗煤气实际利用提供指导与依据。     

不同风量下褐煤燃烧碳氧化物生成规律

为研究火区封闭过程中气体组分变化,通过分析火区内气体成分判定火区燃烧状态,以安全封闭火区防止因火灾引发瓦斯爆炸事故.利用程序升温实验研究了风量分别为40 m L/min、80 m L/min、120 m L/min、160 m L/min和200 m L/min时褐煤燃烧产生的碳氧化物体积分数及O_2体积分数变化规律.研究结果表明:风量越大,O_2体积分数变化趋势越小,消耗氧气量越小;相同温度条件下,O_2体积分数有随着风量增加呈现增加的规律性;随着风量增加,CO、CO_2生成量均减少,且CO、CO_2生成量与温度之间呈指数关系变化;相同温度下,随着风量增加,CO、CO_2生成量减少,且燃烧阶段CO生成量与风量呈指数关系变化,CO_2生成量与风量呈线性关系变化.随着风量增加,CO生成初始温度滞后,相同温度时CO生成量减少.     

柴油机缸内温度测量与放热计算——-基于实测温度、压力的双区计算模型

作者研制了可以用于测量柴油机缸内气体温度的铂--铂铑双丝热电偶传感器,文中叙述了这种热电偶传感器的结构特点。上述传感器与微机快速采样系统联合使用后.作者用双丝法对所采集到的瞬态温度数据进行了修正,从而实测得到双区计算模型所需的缸内气体的温度。本文提出了一种柴油机放热计算的双区计算模型。该模型以实测的未燃区的空气温度作为原始数据之一,与一般的放热计算方法相比,由于多用了一组未燃区的气体温度作为计算中输入的原始数据,它可以算出燃烧过程中任何时刻的燃烧区域的过量空气系数、燃烧区的扩展速率、空气向燃烧区的卷入速率等描述燃烧放热过程的有用参数,因而能够比一般的计算方法更深刻地揭示柴油机燃烧过程进展的特点。     

低热值气体燃料的燃烧特性分析

考虑到低热值燃气的热值和成分均不稳定,对低热值气体中所含有的可燃气体H2,CO,CH4的燃烧特性进行了研究,在理论上提出了一种可行性解决方法,即:燃气轮机在燃烧低热值气体燃料时,可以根据可燃气体成分的变化情况,添加一定量的H2,CO,CH4中的一种或几种,使燃烧可以稳定进行.同时也列举出了燃气轮机燃烧低热值气体所存在的其它问题,并提出了可行性解决方法.     

木材燃烧时Φ和Ts对CO释放特性的影响研究

利用自行设计的“烟气发生装置—二次加热装置—Fourier红外变换气体分析仪(FTIR)”联用实验系统对木材燃烧时产生的烟气中的CO气体进行了实时在线的定量检测．结果表明木材燃烧时CO的释放明显呈两个阶段：燃烧前期的有氧热解阶段和燃烧后残炭的不完全氧化阶段．在小尺寸火灾模型中，二次加热温度T _s和燃空比Φ是影响CO释放过程和产率的主要因素．证实了烟气温度偏低是导致小尺寸火灾试验中CO产率较真实火灾中偏低的重要原因，适当提高烟温可以显著提高CO产率，但过高的T _s又抑制了CO的生成．